FINAL REPORT FOR THE REDUS PROJECT Reduced Uncertainty in Stock Assessment Erik Olsen (HI), Sondre Aanes Norwegian Computing Center, Magne Aldrin Norwegian Computing Center, Olav Nikolai Breivik Norwegian Computing Center, Edvin Fuglebakk, Daisuke Goto, Nils Olav Handegard, Cecilie Hansen, Arne Johannes Holmin, Daniel Howell, Espen Johnsen, Natoya Jourdain, Knut Korsbrekke, Ono Kotaro, Håkon Otterå, Holly Ann Perryman, Samuel Subbey, Guldborg Søvik, Ibrahim Umar, Sindre Vatnehol og Jon Helge Vølstad (HI) RAPPORT FRA HAVFORSKNINGEN NR. 2021-16 Tittel (norsk og engelsk): Final report for the REDUS project Sluttrapport for REDUS-prosjektet Undertittel (norsk og engelsk): Reduced Uncertainty in Stock Assessment Rapportserie: År - Nr.: Dato: Distribusjon: Rapport fra havforskningen 2021-16 17.03.2021 Åpen ISSN:1893-4536 Prosjektnr: Forfatter(e): 14809 Erik Olsen (HI), Sondre Aanes Norwegian Computing Center, Magne Aldrin Norwegian Computing Center, Olav Nikolai Breivik Norwegian Program: Computing Center, Edvin Fuglebakk, Daisuke Goto, Nils Olav Handegard, Cecilie Hansen, Arne Johannes Holmin, Daniel Howell, Marine prosesser og menneskelig Espen Johnsen, Natoya Jourdain, Knut Korsbrekke, Ono Kotaro, påvirkning Håkon Otterå, Holly Ann Perryman, Samuel Subbey, Guldborg Søvik, Ibrahim Umar, Sindre Vatnehol og Jon Helge Vølstad (HI) Forskningsgruppe(r): Godkjent av: Forskningsdirektør(er): Geir Huse Programleder(e): Bentiske ressurser og prosesser Frode Vikebø Bunnfisk Fiskeridynamikk Pelagisk fisk Sjøpattedyr Økosystemakustikk Økosystemprosesser Antall sider: 82 Samarbeid med Norwegian Computing Center Sammendrag (norsk): Sammendrag (engelsk): REDUS-prosjektet (2016-2020) har vært et strategisk prosjekt på Havforskningsinstituttet som har hatt som mål å kvantifisere og redusere usikkerheten i datarike og aldersstrukturerte bestandsestimater (f.eks. torsk, sild, hyse, lodde). Arbeidet har vært organisert i fire tematiske arbeidspakker: Fiskeriavhengige (fangst) undersøkelser og bestandsvurderingsmodellering (WP1), Fiskeriuavhengige (vitenskapelige) tokt (WP2), Evaluering og testing av langtidsforvaltningsstrategier (WP3), og Kommunisering av usikkerhet, spredning av prosjektresultater og oppbygging av kompetanse (WP4). Norsk Regnesentral (NR) ble innleid som en strategisk partner i statistisk modellering og analyse og har bidratt hovedsakelig til WP1 og WP2, men syntes at forskningen var så interessant at de også bidro med interne (NR) midler for å utvikle det statistiske vitenskapelige grunnlaget for en del av metodene. For Fiskeriavhengige (fangst) undersøkelser og bestandsvurderingsmodellering (WP1) var en av hovedresultatene bedre bestandsvurderingsmodeller. Dette ble oppnådd både ved å videreutvikle og implementere bestandsmodellen XSAM i WGWIDE sin bestandsvurdering av norsk vårgytende sild, og ved å bruke XSAM som en tilleggsmodell for nordøstarktisk torsk i AFWG. Gjennom samarbeid med DTU Aqua, har mye av funksjonaliteten til XSAM blitt implementert i SAM-koden, noe som har gjort det mulig å bruke strukturer fra begge modellene. Begrensningene i initialbetingelsene i bestandsvurderingsmodeller ble utforsket, f.eks. modellering med gjennomsnitt istedenfor modalverdi i SAM og inkludering av prosessfeil i fangstligningen i SAM. Et annet hovedresultat i WP1 var utviklingen og innføringen av sannsynlighetsbasert prøvetaking av fangster av pelagisk fisk, det såkalte «fangstprøvelotteriet», som gradvis har blitt utvidet fra å dekke kun sildefisket til å bli standard fangstprøvetaking for alle de pelagiske fiskeriene f.o.m. 2021. For å kunne estimere fangst i antall-per-alder basert på data fra fangstprøvelotteriet, har det blitt utviklet designbaserte estimatorer som har blitt inkludert i en R-pakke. I tillegg ble den modellbaserte estimatoren for fangst i antall-per-alder (ECA) som er standard for de store bunnfiskfiskeriene i Norge, videreutviklet som en R-pakke (R-ECA) og bygd inn i StoX. I WP2 Fiskeriuavhengige (vitenskapelige) tokt var hovedmålsetningene å undersøke toktvarians og å identifisere, kvantifisere og tilpasse systematisk prøvetakingsfeil (bias) i fisheriuavhengige toktindekser. Nærmere bestemt så evaluerte WP2 bruken av sonar som metode for å kvantifisere biomassen i vannsøylen, men konkluderte med at på det nåværende tidspunkt så vil bruk av sonar ikke tilføre signifikant informasjon om fiskebiomassen sammenlignet med det som oppnås på tokt kun basert på ekkolodd. Sonar er imidlertid verdifull i overvåkingen av fordelingen av fiskestimer, vandring og adferd. For tokt har WP2 bidratt med bedre metoder for toktdesign, spesielt metoder for zig-zag toktdesign for akustiske tokt som signifikant øker tokteffektiviteten ved å kutte ut transportetapper mellom segmentene. Videre har WP2 utviklet metoder for å simulere tokt, basert på NORWECOM modellen, som kan bli brukt for å teste toktstrategier in silico. En annen viktig leveranse har vært organisering og kvalitetskontroll av tokttidsserier gjennom implementering av StoX-programvaren på tvers av tokt og besatandsvurderinger, noe som også var medvirkende til at det virtuelle REDUS-rammeverket kunne settes opp. REDUS-rammeverket muliggjør kjøring av hele bestandsvurderingsprosessen gjennom et brukergrensesnitt og er fullt ut forenlig med ICES TAF og internasjonale databaser. Rammeverket ble utviklet for torsk og sild, men er klar til å brukes også på andre bestander. Standardisering av redskapsfunksjonalitet på tråltokt har også blitt gjennomført, noe som sikrer at HI sine vitenskapelige tråler nå tråler på en mer konsistent måte, og at trålingen testes og logges for alle vitenskapelige tokt. Metoder ble utviklet for å kombinere ekkoloddata og swept- area data til kombinerte toktestimater, med spesielt fokus på korreksjon for den akustiske dødsonen. En ny modellbasert tilnærming ble utviklet for å korrigere tokttidsserier for variabel dekning på grunn av dårlig vær, tidsbegrensning etc. Biologisk prøvetaking på tokt ble også analysert for IBTS-toktet i Nordsjøen og viste at prøvetaking av én fisk per 5-cm lengdegruppe per hal er tilstrekkelig for å oppnå god nok presisjon i alderslengde-nøkkelen. Resultatene viste at prøvetakingen kan reduseres med minst 50 % uten merkbar tap av presisjon. For WP3 Evaluering og testing av langtidsforvaltningsstrategier var hovedmålene å identifisere og videreutvikle erstatninger for de eksisterende HI-verktøyene for evaluering av forvaltningsstrategier, PROST og HCS. Dette var spesielt med tanke på 1) å vurdere høstingsregler for bruk i taktisk forvaltning, men også 2) å lage verktøy for å støtte forskning rettet mot økosystembasert fiskeriforvaltning. Hovedresultatet var utviklingen av et fleksibel verktøy for evaluering av forvaltningsstrategier (MSE) som kan kommunisere med eksisterende «operating» modeller. En modell basert på A4A/FLR ble utviklet og brukt på Nordsjøbestander med et HI-fokus på sei. Parallelt med dette arbeidet ble MSE-verktøy utviklet for økosystembasert forvaltning gjennom arbeid i ICES-arbeidsgruppen WKIRISH og gjennom videreutvikling av moduler inkludert i Atlantis rammeverket, testet med NoBa Atlantis i Barentshavet (fokus på torsk) og Norskehavet (fokus på sild). Det ble skrevet et review om hvordan økosystemmodeller fram til dags dato har blitt brukt i MSE arbeid, dette gir en god oversikt over hvordan dette arbeidet kan videreføres, for å støtte mer bruk av økosystem- /flerbestandsmodeller i evaluering av forvaltningsstrategier. WP 4 Kommunisering av usikkerhet, spredning av prosjektresultater og oppbygging av kompetanse bidro både som en brobygger mellom REDUS-prosjektet og de bestandsansvarlige forskerne på HI, i tillegg til å informere stakeholders og forvaltere om fremgangen i prosjektet og anmode om deres innspill og råd i styringen av prosjektet. En akseptert standard for bestandsutregning og råd: «Håndbok for akseptert standard» ble utviklet for datarike bestandsvurderinger og har blitt implementert som en påbudt prosedyre og er nå lagt inn i HIs Kvalitetsportal. En annen hovedleveranse var en bestandsmetadatabase som inneholder informasjon om alle bestandene som HI gir råd på. Databasen revideres og oppdateres med jevne mellomrom, mens bestandsrådene oppdateres kontinuerlig. Formidling fra prosjektet ble oppnådd gjennom en temasesjon på ICES sin årlige vitenskapskonferanse i 2017 (Ft. Lauderdale, USA), tre populærvitenskapelige artikler, årlige åpne møter med fiskerinæringen, og ikke minst, et åpent avslutningsseminar, et webinar, i desember 2020. Selv om REDUS har vært et internt HI-prosjekt, har samarbeid med internasjonale partnere (NOAA, DTU Aqua og ICES (TAF utviklingsteam)) vært en viktig del av prosjektet. Disse ble alle invitert til prosjektets oppstartsmøte i 2016 og ble videre invitert til å komme med innspill gjennom hele prosjektperioden. Fem NOAA- forskere hadde gjesteforskningsopphold ved HI i perioder på fra to uker til to måneder. Tilsvarende besøkte en HI- forsker NOAA i to måneder. Enda et forskningsopphold var planlagt høsten 2020, men ble kansellert pga. COVID-19 pandemien. Opplæring av HI-forskere har blitt gjennomført gjennom en rekke kurs gjennom hele prosjektperioden. Kontinuerlig utvikling av metoder for overvåking og bestandsvurdering er et av kjerneområdene til HI, og selv om REDUS-prosjektet nå er avsluttet, vil aktiviteter fortsette i andre prosjekt og gjennom andre initiativ. Prosjektet har identifisert aktiviteter og forskningsspørsmål som vi anbefaler at blir fokus i fremtidige prosjekt. Spesielt: Utvikle et standardisert rammeverk for simulering av fangst per alder/lengde